Файл: Строение и свойства стеклокристаллических материалов на основе горных пород и шлаков (г. Чимкент, 8-10 октября 1974 г.) [сборник статей] 250-летию АН СССР посвящается.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 163
Скачиваний: 0
|
|
|
|
Составы, синтезированные из минералов и окислов |
|
|
Таблица |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Составы, синтезированные |
|
из окислов |
|
|
|
|
|
Составы, |
синтезированные |
из |
|||||||||||
It !Состав июты |
вне-! Состав шихты химический |
! |
|
|
|
и_________минералов ___________ |
|||||||||||||||||
|
!Количество |
16 |
!Состав |
шихты в |
(Количество |
||||||||||||||||||
та-1 __ |
ский в вое! |
в вес. % |
|
|
|
!Тем- |
•крист.фазы |
|
|
вес. |
%______ !крист.фазы |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
jnepa- !--£2-т^3^~1та-.'Вол- ! Анор-^Ди-!- 1 _%____ |
|||||||||||||||
ва !Еол |
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
' |
• |
|
'па |
I пал- |
Iwtiv |
10Д-.1р |
|
|
||||
|
i s ^ |
S T |
i a r : Si% |
ico |
|
»so |
|А1? 0т!тура |
!поРФА!поДТА!ва |
! " ® |
^ |,1Т' |
1°п-!"оРФА!поДТА |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|сид| |
|
|
|||||||
|
!нит |
|
|
|
|
!«г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1‘ |
|
|
|
! |
|
? ..................] _ |
? . £ ____ ! _________ 1 __________ I ______ I __________ L |
|
J ___ L |
|
|
|||||||||||
I |
100 |
0 |
0 |
51,72 |
48,28 |
|
- |
|
- |
|
1590 |
90 |
|
90 |
IH |
|
100 |
0 |
0 |
45 |
|
40 |
|
2 |
0 |
100 |
0 |
43,19 |
20,15 |
|
- |
|
36,65 |
|
1600 |
0 |
|
0 |
211 |
0 |
|
100 |
0 |
0 |
|
0 |
|
3 |
0 |
0 |
100 |
55,48 |
25,89 |
|
18,63 |
|
- |
|
1440 |
42 |
|
30 |
ЗМ |
0 |
|
0 |
100 |
30 |
|
24 |
|
4 |
25 |
75 |
0 |
45,33 |
27,20 |
|
- |
|
27,47 |
|
1540 |
0 |
|
0 |
4U |
|
25 |
|
75 |
0 |
0 |
|
0 |
5 |
25 |
0 |
75 |
54,55 |
31,50 |
|
13,95 |
|
- |
|
1450 |
- |
~ |
5 |
5М |
25 |
|
0 |
75 |
- |
~ |
5 |
|
6 |
0 |
25 |
75 |
52,36 |
24,44 |
|
13,95 |
|
9,25 |
|
1390 |
- |
~ |
5 |
6Н |
|
0 |
|
25 |
75 |
- |
~ 5 |
|
7 |
75 |
25 |
0 |
49,59 |
41,24 |
|
- |
|
9,17 |
|
1480 |
12 |
|
10 |
711 |
75 |
|
25 |
0 |
- |
|
10 |
|
8 |
75 |
0 |
25 |
52,67 |
42,66 |
|
4,67 |
|
- |
|
1520 |
65 |
|
53 |
8М |
75 |
|
0 |
25 |
60 |
|
50 |
|
9 |
0 |
.75 |
25 |
46,27 |
21,58 |
|
4,67 |
|
27,52 |
|
1510 |
0 |
|
0 |
911 |
0 |
|
75 |
25 |
0 |
|
0 |
|
10 |
50 |
25 |
25 |
50,54 |
35,63 |
|
4,67 |
|
9,16 |
|
1400 |
0 |
|
0 |
IGK |
|
50 |
|
25 |
25 |
0 |
|
0 |
II |
25 |
50 |
25 |
48,41 |
28,62 |
|
4,67 |
|
18,30 |
|
1390 |
0 |
|
0 |
IIU |
|
25 |
|
50 |
25 |
0 |
|
0 |
12 |
25 |
25 |
50 |
51,48 |
30,06 |
|
9,29 |
|
9,17 |
|
1350 |
0 |
|
0 |
J?M |
|
25 |
|
25 |
50 |
0 |
|
0 |
13 |
50 |
50 |
0 |
47,46 |
34,22 |
|
- |
|
18,32 |
|
В60 |
0 |
|
0 |
I3H |
|
50 |
50 |
0 |
0 |
|
0 |
|
14 |
50 |
0 |
50 |
53,61 |
57,09 |
|
9,301 |
- |
|
1450 |
75 |
|
72 |
1411 |
|
50 |
0 |
50 |
44 |
|
40 |
||
15 |
0 |
50 |
50 |
49,33 |
23,03 |
|
9,301 |
18,34 |
В70 |
0 |
|
0 |
1511 |
|
0 |
|
50 |
50 |
0 |
|
0 |
||
Примечание: количество кристаллической фазы |
|
5% определено петрографическим анализом. |
|
|
Анортит
Область стеклообразования в системе золластонит-анортит- диопсид
1 - гомогенные стекла;
2 - стекла,кристаллизующиеся при отливке.
полученных из окислов. Это обстоятельство позволяет предпо ложить,что граница области стеклообразования в системе волласто- нит-анортит-диопсид на основе минералов должна несколько расши риться. Для объяснения причин некоторого увеличения области стеклообразования было рассчитано количество тепла,теоретически необходимое для протекания реакций,которые чмеют место в, процессе варки стекла, синтезированного из окислов и из минералов. Коли-
125
чеитво теила, необходимое для варки стекол, определялось на основании термохимических вычислений /3 /, с использованием термодинамических данных и термохимических констант веществ, участвующих в реанциях силикатообраэовавия /4 /.
При расчетах тепла для варки стекол ин окиолов, учитыва лись тепловые эффекты реакций образования промежуточных соеди нений, реакций образования конечных продуктов, полиморфных превращений и тепловые эффекты плавления.
Расчет количества тепла выполнен по опособу Крегера, по которому условно принято,что реакция в шихте происходит при комнатной температуре. К получег ому тепловому эффекту при бавляется тепло,необходимое для повышения температуры стек ломассы до конечной температуры расплава, что определяется
следующим уравнением: |
/3 / |
д й = I |
♦ 0р £ 98 (Г- 298) |
Расход тепла наварку I кг стекла при заданной конечной температуре выразится соотношением:
|
А н « <£ - I Pi Д Н; , |
где д Н'( |
-расход тепла на варку соответствующего данному |
|
окислу силиката. |
Pi |
-количество данного окисла в стекле в веоовых %. |
При расчетах количества тепла, теоретически необходимого для варки стекол из минералов, учитываются только тепловые эффек ты плавления ухе готовых минералог.
Расчеты, выполненные для состава 10 (50% Вол.+25%А + 4-25% Д), расположенного в поле кристаллизации волластовита, показали,что для в арки стекла из окислов необходимо затратить больше тс :ла ( 500 ккал),чеы для варки стекла этого хе состава
но из минералов (420 якал).
Кроме того,приводимый расчет не учитывает АН для эвтек тических составов сиотеыы на основе минералов из-за отоутотвия методики расчета. Естественное снижение зктектической темпера туры ооотавов из минералов так хе снизит расход тепла на стеклообразование.
Проведенные исследования позволяют заключить следующее:
126
Область отекдообразования в системе волластонит-анортит- днопсад включает полностью поле анортита и частично поля волластонита и диопсида. Это согласуется с данными /5 ,6 ,7 / о том, что шлаковые стекла, составы которых лежат в поле кристаллиза ции волластонита и стекла пироксенового состава обладают высо кой скловвостью к кристаллизации, и в той или иной мере крис таллизуются уже при отливке,в процессе выработки. В то же вре мя увеличение содержания глинозема снижает склонность стекла к кристаллизации и позволяет расширить области CTi/клообразования.
Раочеты показывают, что теоретически необходимое количес тво тепла для варки стекол из минералов меньше, чем для варки стекол из окислов. Этим объясняется некоторое расширение гра
ницы области стеклообразования для системы на основе юиверелов. Таким образом, вполне очевидна рациональность использова
ния для получения стекол и стеклокристаллических материалов отходов промышленности и горных пород,в которых в той или иной мере завершены процессы минералообраэования.
Л и т е р а т у р а :
1. Н.М.Павлушкин, Основы технологии ситаллов. Ы., 1970.
2 . Н.М.Павлушкин, С.Т.Сулейменов,Г.В.Сайденов, Т.А.Абдувалиев, Г.В.Орлова, Л.Н.Лукина. Изучение области отеклообразования в системе воллаотонит-анортит-диопсид методом плани рования эксперимента. Сб. "Химическая технология и силика ты". Изд. "Наука", А-Ата, 1974.
3. Ы.А.Матвеев, Г.«.Матвеев, Б.Н.Френкель. Раочеты по химии и технологии отекла. М., 1972.
4. В.И.Бабушкин, Г.«.Матвеев, О.П.Ычедлов-Петросян. Термоди намика силикатов. М., 1972.
5 . И.И. Китайгородский, С,В. Петров. Исследование малощелоч ных шлаковых стекол. Сб. "Стеклообразные системы и новые стекла на их оонове". М., 1967.
6 . Н.А. Торопов, В.С. Хотимченко. Катализированная кристал лизация стекол лроксенового состава. Изв. АН СССР, неорга нические материалы, I I , 1969.
7. В.Н. И.рай, Л.А. Лунина, В.Д. Мазуренко и |
др. |
О |
закономер |
||
ностях криоталливации стекол системы СаО - |
М<}0 |
- |
GiOg |
+ |
|
+ (С 2° з ) ‘ Сб. |
"Эксперимент в техвичеокой |
минералогии |
и |
||
петрографии". |
Изв. "Наука", М., 197 |
|
|
|
|
127
Т.И.НОВИК, С.Т.СУЛЕЙМЕНОВ, Т.А.АБДУВАМЕВ, Г.В.ОРЛОВА
УСЛОВИЯ ШНЕРАЛ00БРА30ВАНИЯ В ВИТРОФИРДОЛОМИТОВОЙ ШИХТЕ С ПИРОКСЕНСВЫМ 1ГДУЛЕМ 2,8.
Как показали работы последних дет /1 ,2 /, немаловажное зна чение при разработке новых стекдокоисталлических материалов приобретает установление вида кристаллических фаз, переходя щих в расплав последними и определение оптимальных условий образования минеральной фазы, определяющей свойства будущего материала.
Целью данной работы явилось изучение условий минералообра- 80В8НИЯ при нагревании витрофир-доломитовой шихты пироксенового состава. При расчете шихты был использовав метод, предло женный в работе /3 /, наиболее полно учитывающий кристаллохими ческие отношения катионов в решетке моноклинных пирокоенов я структуру получаемого материала. Расчет шихты велся на пироксеновый модуль расплава,равный 2,8, что обеспечивает получе ние изделий различной конфигурации.
Минералогический оостав витрофир-доломитовой шихты пред ставлен в таблице.
|
|
|
|
|
|
Таблица |
||
Кивералогический состав витрофир-доломитовой шихты |
||||||||
|
Й 'Й Й Й |
|
! |
2 5 Г ! “ |
” “ |
Рудный |
, |
доломит |
|
• |
минерал: |
|
|||||
|
|
• |
* |
|
|
• |
|
|
кол-во, |
|
V |
• |
• |
|
|
• |
|
45 |
• |
• |
• |
о,з |
о.з |
40 |
||
объема.% |
: 4,2 |
: |
ю ,1 : |
: |
||||
|
|
• |
* |
• |
|
.............. * |
- - ..... - - |
|
Минералогический состав |
витрофирового стекла, определен |
|||||||
ный путем корректировки результатов |
иммероионного подсчета и |
петрохимического пересчета витрофира по молекулярно-норматив ному методу П.Ниггли /4 / и приведенный к 100% следующий : кварц - 61,3%, окись алюминия - 7,4%, анортит - 6%, альбит - 25,1%, а в пересчете на окислы: SiQg - 78,5%, AlgQj - 14,5%,
СаО - 1,2%, Na^O - 3%. Показатель преломления стекла, расчиташный согласно этим данным по формуле аддитивности равен 1,485
(оппеделенный в иммерсии //схв 1,490). Исследования в поляри зационном микроскопе показывают, что в витрофировои стекле содержатся гидроокислы железа.
Исследованию подвергались шихты бее катализатора и о 0,5
128
яео.36 СЧ2О3. Термообработка шихт производилась путей часовой экспозиции при температурах термоэффектов, отмеченных на кривых ЛТА, а в области 1000 - 1450°С о интервалом в 50°С; обоазцы охлаждались на воздухе. Продукты термообработки изучались ме тодом петрографического и рентгенофазового анализа. Во избежа ние гидратации, образующихся при распаде доломита описей каль ция и магния, изучение процессов, происходящих в шихте до 1000°0, проводили на рентгеновском аппарате УРС-50 ИМ а высокотемпера турной пристазкой /5 / .
Рентгенофазовое исследование продуктов термообработки ших ты установило, что в витрофир-доломитовой шесте диссоциация и одновременный распад доломита на Сао и KjjO начинаются при 600°С и заканчивается при 650°С (рио.1). Наблюдаемый одностадийный
распад доломита противоречит данным работы / 6/ . |
А.И.Цветков, |
||
изучая |
термическую диссоциацию доломита в воздушной среда, уста |
||
новил двухстйдийный распад доломита: |
|
|
|
1 |
стадия - диссоциация на lijgCO-j и СаСО^ |
и разложение li^COj. |
|
2 |
отадия - разложение СэСО^. |
п^и |
термическом и зу - |
Это противоречие можно объяснить тем, что |
чен/Ш парциальное давление С02 в прилегающей к термопаре чести
образца в ыомевт диссоциации доломита будет |
больше,чем в объе |
||||
ме образца, а следовательно, и разложение карбоната |
кальции бу |
||||
дет происходить при более |
высокой температуре. |
При рентгеновс |
|||
ком исследовании мы фиксируем состояние поверхности образца, |
|||||
где удаление углекислого |
газа происходит о |
гораздо |
большей ско |
||
ростью |
и разложение CaCOj |
происходит тотчас |
же |
вслед за дисоо- |
|
циацией |
доломита. |
|
|
|
|
Образовавшиеся окислы вступают в реакцию пои температуре 8?0°С, что явствует из появления на рентгенограмме дифракцион ных максимумов 3,00; 2,S2; 2,S7 1 (рис.1). Однако заметное об разование новых фаз рентгенографически обнаруживается выше 900°С, когда начинается процесс разложения ортоклаза и образу ется реакционно-опособкая оккоь кремния. При температуре 1000°0 и выше наблюдаются две силикатные фары - моноклинный пироксен типа авгита { 2,98; 2,521 2) а мелилит (3,07; 2,85 £ ), причем,
до температуры 125С°С скорость образования пироксена лишь не значительно превышает скорость образования мелинита. При 1250°С преимуиественнноэ развитие подучает пироксен, а ^-часовая вы держка шихты при этой температуре приводит к исчезновению мели нита; основная фаза - моноклинный пироксен, характеризуемый
129